沈輝：建筑光伏要有人文情懷

“如果建筑披上太陽(yáng)電池的外衣，從此建筑每天都在跟太陽(yáng)對(duì)話，借助于光伏就能讓建筑跟太陽(yáng)產(chǎn)生互動(dòng)。”

“不存在第幾代太陽(yáng)電池之說(shuō)，大家都是同一代產(chǎn)品。太陽(yáng)底下沒有新東西。”

“至今為止，太陽(yáng)電池技術(shù)大多都是國(guó)外首先研發(fā)的。”

“太陽(yáng)能作為補(bǔ)充能源向重要能源甚至主導(dǎo)能源發(fā)展的主線已經(jīng)非常清楚。”

“萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，人也是靠太陽(yáng)來(lái)調(diào)節(jié)生活節(jié)奏與心情的。”

“在建筑上發(fā)展電站，是最好的選擇。”

“建筑如果沒有太陽(yáng)電池，就是一個(gè)丑陋的建筑，加上太陽(yáng)電池就有了靈魂和靈感。”

“發(fā)展太陽(yáng)能建筑，要得到建筑師的理解與支持才行。”

“要把太陽(yáng)電池真正的建材化，作為建材的一部分，做成建筑的一部分。”

“光伏不僅是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，更是一個(gè)偉大的事業(yè)，要有人文情懷。”

——沈輝

中山大學(xué)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所教授沈輝博士表示，建筑是光伏最好的載體，如果沒有建筑師為主策劃、主導(dǎo)，建筑和光伏的結(jié)合發(fā)展很難推廣，所以建筑光伏的發(fā)展首先要得到建筑師的認(rèn)同和支持。

他認(rèn)為，在我國(guó)，光伏建筑的發(fā)展?jié)摿薮螅瑢?duì)光伏產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)是巨大的市場(chǎng)機(jī)遇，但光伏產(chǎn)業(yè)需要在光伏建筑材料上發(fā)力、創(chuàng)新。光伏建筑要成為一個(gè)學(xué)科，要培養(yǎng)合格的人才來(lái)推廣，要有人文情懷。

以下為沈輝博士在本次論壇上的發(fā)言實(shí)錄：

先花幾分鐘時(shí)間談一下我個(gè)人對(duì)光伏行業(yè)的感受。

光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展十多年來(lái)，其中的發(fā)展歷程波瀾壯闊、值得大書特書。沒有一個(gè)行業(yè)能跟光伏相比，能夠成為舉世矚目的中國(guó)奇跡。在現(xiàn)代工業(yè)史上，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)也會(huì)占據(jù)一個(gè)很重要的位置。對(duì)我們國(guó)家來(lái)說(shuō)，具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的就是華為通訊設(shè)備、航天科技、光伏產(chǎn)業(yè)、高鐵等，能夠數(shù)得出來(lái)的也就這幾個(gè)了。

十多年前，印度的太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)比我國(guó)還強(qiáng)，印度當(dāng)時(shí)45MW的生產(chǎn)能力，我們只有20-30MW。今天臺(tái)下有很多的老專家，我這人不算很老，但肯定是不年輕了?，F(xiàn)在越來(lái)越多的年輕人進(jìn)入這個(gè)行業(yè)，但不要忘記老一輩光伏人在這里面辛辛苦苦的打拼。

我進(jìn)入光伏，也是一個(gè)比較偶然的機(jī)會(huì)。

我曾在中科院固體物理所從事納米材料方面的研究工作。我上大學(xué)比較晚，是上山下鄉(xiāng)的知青，1978年考大學(xué)之前是江蘇省生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)一師二團(tuán)七連連長(zhǎng)，相當(dāng)于生產(chǎn)隊(duì)大隊(duì)長(zhǎng)。我讀博士也晚，將近四十歲時(shí)才從德國(guó)德累斯頓工業(yè)大學(xué)取得材料科學(xué)博士學(xué)位。1995年，還是在德國(guó)攻讀博士學(xué)位期間，我被邀請(qǐng)?jiān)诘聡?guó)夫朗霍費(fèi)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所作了一場(chǎng)報(bào)告。

當(dāng)時(shí)這個(gè)位于弗賴堡的研究所很小，只有一百多人，當(dāng)時(shí)太陽(yáng)能光熱方面的研究多一些，太陽(yáng)電池研究方面不是熱點(diǎn)。但我發(fā)現(xiàn)德國(guó)人做什么東西都一直要做到應(yīng)用，不像我們當(dāng)時(shí)拿個(gè)課題寫兩篇文章就交代了。

這次考察改變了我整個(gè)的人生科研取向，從那時(shí)候開始我就把主攻方向轉(zhuǎn)到了太陽(yáng)能光伏技術(shù)。1997年回國(guó)以后我一直在尋找機(jī)會(huì)，在1998年獲得中科院百人計(jì)劃，主攻方向是太陽(yáng)能材料與光電轉(zhuǎn)換，從此我的主要精力就集中于太陽(yáng)電池與光伏應(yīng)用技術(shù)研究。

于2004年，我在中山大學(xué)創(chuàng)建了太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所，后來(lái)還建立了2MW的晶體硅電池中試線，在這里面培養(yǎng)了幾百個(gè)學(xué)生。所以我可以自豪地講，在科研上我沒有做出多大的成績(jī)來(lái)，但培養(yǎng)的絕大部分學(xué)生都活躍在這個(gè)行業(yè)的重要崗位上，我以他們從事這個(gè)行業(yè)感到欣慰與自豪。這是我想和大家一起共勉的地方。

接下來(lái)，我簡(jiǎn)單講講光電建筑發(fā)展的難點(diǎn)和機(jī)遇，主要談一下難點(diǎn)，我用照片來(lái)說(shuō)明。

最近有一本關(guān)于光電建筑的書，序言是我寫的。我說(shuō)，如果建筑披上太陽(yáng)電池的外衣，從此建筑每天都在跟太陽(yáng)對(duì)話，借助于光伏就能讓建筑跟太陽(yáng)產(chǎn)生互動(dòng)。寫這篇序言我將個(gè)人感情都傾注到了里面。

我簡(jiǎn)單說(shuō)一下光伏的歷史。我們從事這個(gè)行業(yè)，就要知道它整個(gè)的發(fā)展歷程。

在1798年，有一個(gè)意大利醫(yī)生伽伐尼在解剖青蛙時(shí)發(fā)現(xiàn)青蛙腿抽搐，提出了生物電的概念。意大利一個(gè)大學(xué)教授伏打(A.Volta)不同意這個(gè)解釋，認(rèn)為是金屬導(dǎo)電所致，后來(lái)通過繼續(xù)研究這個(gè)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)了伏打電堆，也就是化學(xué)電池，今天我們所用干電池都以這個(gè)為原理的。

后來(lái)在1839年，當(dāng)時(shí)19歲的埃德蒙貝克勒爾(A.E.Becquerel)研究電化學(xué)現(xiàn)象，在光照的時(shí)候產(chǎn)生光電流，后人給這個(gè)現(xiàn)象起了一個(gè)名稱叫做光伏效應(yīng)。這與后來(lái)德國(guó)人赫茲發(fā)現(xiàn)的光電效應(yīng)有相似之處。愛因斯坦(A.Einstein)1905年提出光電效應(yīng)方程，圓滿的從物理上解釋了這一個(gè)現(xiàn)象。

今天我們從事的光伏技術(shù)都是跟這幾個(gè)偉人有關(guān)系。

首先是科學(xué)發(fā)現(xiàn)，然后到技術(shù)發(fā)明，所以我們后面主要講技術(shù)上的一些東西。

1954年，貝爾實(shí)驗(yàn)室三位科學(xué)家發(fā)明了實(shí)用性的太陽(yáng)電池技術(shù)。到今天為止，太陽(yáng)電池基于三個(gè)條件：第一是半導(dǎo)體材料沒有改變，第二是p-n結(jié)也沒有改變，第三是歐姆接觸沒有改變。因此，不存在第幾代太陽(yáng)電池之說(shuō)，大家都是同一代產(chǎn)品。太陽(yáng)底下沒有新東西。

當(dāng)然，技術(shù)進(jìn)步是一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。

1974年?yáng)|歐人P.F.Varadi在美國(guó)創(chuàng)立了世界上第一個(gè)面向地面應(yīng)用的太陽(yáng)電池廠Solarex。我有這家工廠的光伏組件產(chǎn)品，已經(jīng)三十多年了還在完美的發(fā)電。

1981年A.Goetzberger建立德國(guó)夫朗霍費(fèi)太陽(yáng)系統(tǒng)研究所，他是肖特萊的弟子，肖特萊是半導(dǎo)體三極管發(fā)明人之一，他在太陽(yáng)電池理論效率分析方面有重要貢獻(xiàn)。

瑞士聯(lián)邦理工洛桑分校的太陽(yáng)電池實(shí)驗(yàn)室也很有名，主要是發(fā)明了染料敏化太陽(yáng)電池，我與實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人Gr?tzel教授進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間的討論，他的思想很先進(jìn)、學(xué)術(shù)性很強(qiáng)，但這種電池至今實(shí)用推廣還不行。因?yàn)榭茖W(xué)很多東西大多停留在實(shí)驗(yàn)室，真正成為產(chǎn)品的少之又少，也是一個(gè)遺憾。

至今為止，太陽(yáng)電池技術(shù)大多都是國(guó)外首先研發(fā)的。

如HIT電池就是日本人首創(chuàng)并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的，我們還沒有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，希望能有企業(yè)盡快在這方面有所突破。我們有時(shí)候研究目的就是為了寫幾篇文章。真正的科學(xué)創(chuàng)新，是看誰(shuí)開風(fēng)氣之先，這樣才能載入史冊(cè)。

1978年，有人采訪貝爾實(shí)驗(yàn)室三位太陽(yáng)電池發(fā)明人，其中一位很感慨，沒有想到太陽(yáng)電池在衛(wèi)星上大派用場(chǎng)，而他們當(dāng)年發(fā)明太陽(yáng)電池的時(shí)候還沒有衛(wèi)星。1958年，最早的衛(wèi)星都是用化學(xué)電池，用幾個(gè)月就沒電了，后來(lái)開始使用太陽(yáng)電池?？梢哉f(shuō)，沒有太陽(yáng)電池就沒有現(xiàn)在的太空技術(shù)發(fā)展。

1973年石油危機(jī)以后，全世界開始重視太陽(yáng)能技術(shù)。我總結(jié)一下，上個(gè)世紀(jì)是艾迪生時(shí)代，就是電轉(zhuǎn)為光，電氣化時(shí)代，這以消耗大量化石能源為代價(jià)。我們這個(gè)時(shí)代是新能源時(shí)代，直接一點(diǎn)就是太陽(yáng)能時(shí)代，是用地球外部資源太陽(yáng)能來(lái)造福于我們，而且沒有污染。

目前，太陽(yáng)能作為補(bǔ)充能源向重要能源甚至主導(dǎo)能源發(fā)展的主線已經(jīng)非常清楚。我認(rèn)為，電能很難被取代，如果電能不被取代，太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展前景就是不可限量的。

從轉(zhuǎn)化方式來(lái)講，光伏發(fā)電也是最科學(xué)和最簡(jiǎn)捷的，直接轉(zhuǎn)化沒有任何中間過程。現(xiàn)在所有發(fā)電方式都要經(jīng)過兩三個(gè)中間過程，有中間過程就意味著損耗，太陽(yáng)能是光子到電子直接轉(zhuǎn)換。

萬(wàn)物生長(zhǎng)靠太陽(yáng)，人也是靠太陽(yáng)來(lái)調(diào)節(jié)生活節(jié)奏與心情的。

所以，我們今天是一個(gè)直接利用太陽(yáng)能時(shí)代。

太陽(yáng)能利用的發(fā)展階段，從單塊組件到系統(tǒng)，從獨(dú)立電站到并網(wǎng)系統(tǒng)，我們的建筑光伏，從屋頂發(fā)電到光電建筑一體化，基本也還是按照這個(gè)思路發(fā)展。國(guó)外的發(fā)展，從全國(guó)一千多屋頂?shù)揭蝗f(wàn)到十萬(wàn)屋頂，再到百萬(wàn)屋頂、千萬(wàn)屋頂。最近非常好的消息，是浙江提出百萬(wàn)屋頂計(jì)劃、山東提出千萬(wàn)屋頂計(jì)劃。

實(shí)際上，所有的電站都是分布式的，包括核電站。但在建筑上發(fā)展電站，是一個(gè)最好的選擇，雖然我們國(guó)家合適的屋頂比較少。德國(guó)的住宅、包括日本，都有大量的屋頂資源。當(dāng)然，我們有很多工業(yè)廠房，光伏發(fā)電規(guī)模化發(fā)展現(xiàn)在正當(dāng)其時(shí)。

但是，如果在這個(gè)發(fā)展中，包括建筑安裝，這方面如果沒有建筑師站到第一線，我們可能很難推廣。我認(rèn)為，建筑如果沒有太陽(yáng)電池，就是一個(gè)丑陋的建筑，建筑加上太陽(yáng)電池就有了靈魂和靈感。所以，發(fā)展太陽(yáng)能建筑，要得到建筑師的理解與支持才行。

十多年前，我在國(guó)內(nèi)就做過關(guān)于光伏建筑的宣傳，包括熱水器與建筑結(jié)合都可以做得非常漂亮。德國(guó)早就提出了建筑光學(xué)的理論，連教堂、古堡都可以用太陽(yáng)能。要把太陽(yáng)電池真正的建材化，作為建材的一部分，做成建筑的一部分。

我們國(guó)家在二十年、三十年內(nèi)，仍會(huì)有大量的新建建筑出現(xiàn)，因此是建筑光伏最好的發(fā)展時(shí)期。另外，我們上世紀(jì)八、九十年代的建筑幕墻如果要進(jìn)行環(huán)保節(jié)能改造，如果國(guó)家在這方面有頂層設(shè)計(jì)，我們的建筑光伏就會(huì)有巨大的發(fā)展空間。

所以，我們要對(duì)光電建筑做更多的宣傳。

其實(shí)，我國(guó)古代就有一些很好的太陽(yáng)文化與太陽(yáng)能技術(shù)，如太陽(yáng)神巖畫、太陽(yáng)神鳥金飾、日晷、陽(yáng)燧等。

有一次我在瑞士，看到一塊不銹鋼板在太陽(yáng)底下一曬，就出現(xiàn)居里夫人的照片。這太神奇了，這類似于我國(guó)透光銅鏡技術(shù)，而我國(guó)在西漢年代就有這項(xiàng)技術(shù)了。

我對(duì)建筑一直都是頂禮膜拜的。我認(rèn)為，建筑是神圣的，建筑是一個(gè)國(guó)家的精神、文化的體現(xiàn)。我最崇拜的建筑是廣州中山紀(jì)念堂和南京中山陵。我們的建筑要多留下來(lái)一點(diǎn)傳世作品。

因此，我們光伏建筑學(xué)要成為一個(gè)學(xué)科，要培養(yǎng)專門人才來(lái)推動(dòng)光伏建筑發(fā)展，要推廣我們的發(fā)展理念。

要知道，光伏不僅是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，更是一個(gè)偉大的事業(yè)，要有人文情懷。

一個(gè)美國(guó)人用8年時(shí)間跑了18個(gè)國(guó)家，寫了一本《追逐太陽(yáng)》，很值得一讀?，F(xiàn)在我正在傾力撰寫《我心中的太陽(yáng)》，副標(biāo)題是太陽(yáng)文化與太陽(yáng)能技術(shù)漫談。我希望能夠?qū)⑽覈?guó)的太陽(yáng)文化、古代與現(xiàn)代的太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)展作一些回顧，以激勵(lì)自己，也讓更多的人熱愛太陽(yáng)能技術(shù)。

總之，為了社會(huì)和諧發(fā)展，我們與陽(yáng)光同行，共同努力，讓我國(guó)的光伏發(fā)展引領(lǐng)世界，和諧、健康的發(fā)展。